배지 (微生物學)

배지 (培地), 또는 培養器 (culture medium)란, 微生物 이나 細胞 ^[1], 或은 이끼 같은 작은 植物等을 增殖시키기 위해 考案된 液體나 젤 狀態의 營養源이다. 培養할 細胞의 種類에 따라 各其 다른 種類의 배지를 使用한다. ^[2]

배지는 크게 細胞배지와 微生物배지의 두 種類로 나뉜다. 細胞배지란 植物이나 動物에서 由來한 特定細胞를 培養하기 위한 種類의 배지이며, 微生物배지는 細菌 이나 酵母 같은 微生物들을 增殖시키는 데 使用되는 배지이다. 微生物배지의 基本成分은 營養分混合物과 우무 이다. ^[1] 一部生物體들은 增殖을 하기 위하여 특별한 環境이 必要하여 增殖시키기 까다로운 境遇 도 있다. 例를 들어, 바이러스 는 宿主細胞에 妓生 을 해야 增殖할 수 있기 때문에 배지에 살아있는 宿主細胞를 添加하여야 한다.

種類

微生物에 對한 가장 一般的인 배지는 液體營養 배지(liquid nutrient medium) 또는 LB 배지 이다. 液體 배지는 種種寒天과 混合되고 滅菌 배지 디스펜서를 通해 페트리 접시에 부어 固形化된다. 이 寒天 플레이트는 微生物이 培養될 수 있는 固體培地를 提供한다. 極少數의 박테리아만이 寒天을 分解할 수 있기 때문에 固體狀態를 維持한다(Cytophaga, Flavobacterium, Bacillus, Pseudomonas 및 Alcaligenes 속의 一部種은 例外). 液體培養에서 자란 박테리아는 種種 콜로이드 懸濁液을 形成한다. ^[3]^[4]

細胞培養에 使用되는 배지와 微生物培養에 使用되는 배지의 差異點은 全體有機體에서 由來하고 培養에서 成長한 細胞는 例를 들어 一般的으로 生體內에서 發生하는 호르몬 또는 成長因子의 追加 없이는 種種成長할 수 없다는 것이다. ^[5] 動物細胞의 境遇 이러한 어려움은 배지에 血淸을 追加하거나 合成血淸을 代替함으로써 解決되는 境遇가 많다. 微生物의 境遇大槪單細胞有機體이기 때문에 그러한 制限이 없다. 또 다른 主要差異點은 培養中인 動物細胞가 種種附着되는 平平한 表面에서 成長하고 배지가 細胞를 덮는 液體形態로 提供된다는 것이다. 對照的으로, 大腸菌과 같은 박테리아는 固體 또는 液體 배지에서 成長할 수 있다.

배지 類型間의 重要한 差異點은 定義된 배지와 定義되지 않은 배지의 差異이다. ^[1] 定義된 배지에는 모든 成分의 알려진 量이 있다. 微生物의 境遇微生物에 必要한 微量元素와 비타민, 特히 定義된 炭素 및 窒素供給源으로 構成된다. 葡萄糖 또는 글리세롤은 種種 탄소원으로 使用되며 암모늄 鹽 또는 窒酸鹽은 武器窒素源으로 使用된다. 定義되지 않은 배지에는 酵母抽出物 또는 카제인 加水分解물과 같은 一部複雜한 成分이 있으며, 이는 알 수 없는 比率로 많은 化學種의 混合物로 構成된다. 定義되지 않은 배지는 價格에 따라 選擇되고 때로는 必要에 따라 選擇된다. 一部微生物은 定義된 배지에서 培養된 적이 없다.

배지의 좋은 例는 麥酒를 만드는 데 使用되는 麥芽汁이다. 麥芽汁에는 酵母成長에 必要한 모든 營養素가 包含되어 있으며 嫌氣性條件에서는 알코올이 生成된다. 發效過程이 完了되면 中間微生物과 休眠微生物의 組合(이제 麥酒)은 消費할 準備가 된 것이다. 主要類型은 다음과 같다.

培養培地

培養培地(Culture media)는 大部分의 박테리아가 成長에 必要한 모든 要素를 包含하고 選擇的이지 않으므로 實驗室培養 컬렉션에 保管된 박테리아의 一般的인 培養 및 維持管理에 使用된다.

定義되지 않은 배지(기본 또는 複合 배지라고도 函)에는 다음이 包含된다.

葡萄糖과 같은 탄소원
물
다양한 소금
炭素 및 地方供給源(예: 쇠고기, 酵母抽出物). 이것은 소스가 다양한 化合物을 包含하기 때문에 定義되지 않은 배지이다. 正確한 構成은 不明.

定義된 배지(화학적으로 定義된 배지 또는 合成 배지라고도 函)는 다음과 같은 배지이다.

使用된 모든 化學物質이 알려져 있다.
酵母, 動物 또는 植物組織이 存在하지 않음

營養 배지의 例示

營養寒天(Nutrient agar)
플레이트 카운트 寒天(plate count agar)
TSA 배지(trypticase soy agar)

最小 배지

最小 배지(Minimal media)는 成長을 支援하기에 充分한 成分만 있는 定義된 배지이다. 最小限의 배지에 添加해야 하는 成分의 數는 어떤 微生物을 키우느냐에 따라 크게 달라진다. ^[6] 最小 배지는 一般的으로 아미노산이 없는 狀態에서 群體成長에 可能한 最小限의 營養素를 包含하며 微生物學者와 遺傳學者가 野生型微生物을 성장시키기 위해 種種使用한다. 最小 배지를 使用하여 再組合 또는 接合體를 選擇하거나 이에 對해 選擇할 수도 있다.

最小 배지에는 一般的으로 다음이 包含된다.

葡萄糖과 같은 黨 또는 昔時네이트와 같이 에너지가 덜 豐富한 供給源일 수 있는 炭素供給源
박테리아 種 및 成長條件에 따라 다를 수 있는 다양한 廉; 이들은 一般的으로 마그네슘, 窒素, 人 및 黃과 같은 必須要素를 提供하여 박테리아가 蛋白質과 核酸을 合成할 수 있도록 한다.
물

補充最小 배지는 單一選擇된 製劑, 一般的으로 아미노산 또는 黨도 包含하는 最小 배지이다. 이 補充은 營養要求性再組合體의 特定系統의 培養을 許容한다.

選別 배지

選別 배지(Selective media)는 選別된 微生物만 增殖시키는 데 使用된다. 例를 들어, 微生物이 암피실린이나 테트라사이클린과 같은 特定抗生劑에 耐性이 있는 境遇該當抗生劑를 배지에 追加하여 耐性이 없는 다른 細胞의 成長을 防止할 수 있다. 프롤린과 같은 아미노산이 缺乏된 배지는 合成할 수 없는 大腸菌과 함께 誘電體學이 出現하기 前에 細菌染色體를 매핑하는 데 一般的으로 使用되었다.

選別 배지는 또한 抗生劑耐性 또는 特定代謝産物合成能力과 같은 特定特性을 가진 細胞의 生存 또는 增殖을 保障하기 위해 細胞培養에 使用된다. 一般的으로 特定遺傳子 또는 遺傳子의 對立遺傳子의 存在는 細胞에 選別 배지에서 成長할 수 있는 能力을 附與한다. 이러한 境遇遺傳子를 마커라고 한다.

진핵 細胞龍選別 배지는 一般的으로 네오마이신 內省遺傳子를 마커로 包含하는 플라스미드로 成功的으로 形質感染된 細胞를 選擇하기 위해 네오마이신을 含有한다. Gancyclovir는 各各의 마커人單純 헤르페스 바이러스 티미딘 키나제를 運搬하는 細胞를 特異的으로 죽이는 데 使用되기 때문에 規則에 對한 例外이다.

選別 배지의 例示

에오신 메틸렌 블루는 그람 양성균에 有毒한 染料를 含有하고 있다. 그것은 大腸菌群에 對한 選擇的이고 差別的인 배지이다.
YM(酵母抽出物, 麥芽抽出物寒天)배지는 pH가 낮아 細菌의 增殖을 抑制한다.
MacConkey 배지는 그람 음성균用이다.
Hektoen enteric agar는 그람音聲菌에 對해 選擇的이다.
HIS-selective 배지는 아미노산 히스티딘이 缺乏된 類型의 細胞培養培地이다.
Mannitol salt agar는 그람 양성균에 對해 選擇的이며 만니톨에 對해서는 鑑別法이다.
Xylose lysine deoxycholate는 그람音聲菌에 對해 選擇的이다.
完充된 숯 酵母抽出物寒天은 特定 그람 陰性 박테리아, 特히 레지오넬라 뉴모필라에 對해 選擇的이다.
Baird-Parker 寒天은 그람 陽性葡萄球菌用이다.
Sabouraud의 寒天은 낮은 pH(5.6)와 높은 葡萄糖濃度(3-4%)로 인해 特定菌類에 選擇的이다.
DRBC(dichloran rose bengal chloramphenicol agar)는 食品의 곰팡이와 酵母를 計數하기 爲한 選擇 배지이다. 디클로란(Dichloran)과 薔薇 벵갈(rose bengal)은 곰팡이 群體의 成長을 制限하여 茂盛한 種의 科成長을 防止하고 群體의 正確한 係數를 돕는다. ^[7]

差異 배지

差等 배지(Differential media) 또는 指標 배지(indicator media)는 한 微生物類型을 同一한 배지에서 자라는 다른 類型과 區別한다. ^[8] 이 類型의 배지는 배지에 添加된 特定營養素 또는 指標(예: 뉴트럴 레드, 페놀 레드, 에오신, 또는 메틸렌 블루) 存在下에서 成長하는 微生物의 生化學的特性을 使用하여 微生物의 정의 特性을 可視的으로 나타낸다. 이러한 배지는 微生物의 檢出에 使用되며 分子生物學者는 박테리아의 再組合菌株를 檢出하는 데 使用된다.

差動 배지의 例示

血液寒天( 連鎖狀球菌檢査에 使用됨)에는 Streptococcus pyogenes 및 Staphylococcus aureus와 같은 β-溶血性有機體가 있을 때 透明해지는 소 心臟血液이 들어 있다.
에오신 메틸렌 블루는 乳糖醱酵에 對한 差等이다.
Granada 배지는 이 배지에서 獨特한 붉은 集落으로 자라는 Streptococcus agalactiae(그룹 B 連鎖狀球菌)에 對해 選擇的이고 差別的이다.
MacConkey 寒天은 乳糖醱酵에 對한 差等이다.
만니톨 廉寒天은 만니톨 醱酵에 對한 差等이다.
X-gal 플레이트는 lac 오페론 突然變異에 對해 差等的이다.

運送 배지

運送 배지(transport media)는 다음 基準을 充足해야 한다.

培養을 위해 實驗室로 運搬되는 標本의 臨時保管
濃度를 變更하지 않고 標本에 있는 모든 有機體의 生存力維持
緩衝液과 소금만 含有
微生物增殖을 防止하기 위해 炭素, 窒素 및 有機成長因子의 不足
嫌氣性微生物分離에 使用되는 運送 배지에는 分子酸素가 없어야 한다.

運送 배지의 例示

Thioglycolate 국물은 嚴格한 嫌氣性微生物을 爲한 것이다.
스튜어트 輸送배지는 酸化防止를 위한 還元劑와 中和시키는 木炭을 含有한 무營養軟質 배지이다.
淋菌에는 特定 박테리아 抑制劑가 使用되고 腸內細菌에는 完充 글리세롤 食鹽水가 使用된다.
Venkataraman Ramakrishna(VR) 배지는 V. cholerae에 使用된다.

强化 배지

强化 배지(Enriched media)에는 까다로운 有機體를 包含하여 다양한 有機體의 成長을 支援하는 데 必要한 營養素가 들어 있다. 그들은 一般的으로 標本에 存在하는 많은 다른 類型의 微生物을 收穫하는 데 使用된다. 血液寒天은 營養이 豐富한 戰血이 基本營養素를 補充하는 濃縮 배지이다. ^[9] 초콜릿 寒天에는 열처리된 血液(40?45 °C 또는 104?113 °F)李豐富하여 褐色을 띄며, 血液寒天에서 培養되지 않는 나이세리아나 헤毛筆루스 等의 細菌들을 培養할 수 있다. ^[10]

生理學的關聯性

培養 배지의 選擇은 特히 代謝硏究에 對한 組織培養實驗結果의 生理學的關聯性에 影響을 미칠 수 있다. ^[11] 또한, 大使遺傳子에 對한 細胞株의 依存性은 배지 類型에 依해 影響을 받는 것으로 나타났다. ^[12] 여러 細胞株와 關聯된 硏究를 遂行할 때 모든 細胞株에 對해 均一한 培養 배지를 活用하면 生成된 데이터세트의 偏向을 줄일 수 있다. 營養素의 生理學的水準을 더 잘 나타내는 배지를 使用하면 試驗管 내 硏究의 生理的關聯性을 向上시킬 수 있으며 最近에는 Plasmax ^[13] 및 人間血漿類似 배지(HPLM) ^[14]와 같은 배지 類型이 開發되었다.

같이 보기

各州

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배지

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[10] Tankeshwar, Acharya (2013年 9月 8日). “Chocolate Agar: Composition, Preparation, Uses ? Microbe Online” (美國英語) . 2022年 2月 26日에 確認함 .

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[13] Vande Voorde, Johan; Ackermann, Tobias; Pfetzer, Nadja; Sumpton, David; Mackay, Gillian; Kalna, Gabriela; Nixon, Colin; Blyth, Karen; Gottlieb, Eyal (2019年 1月 4日). “Improving the metabolic fidelity of cancer models with a physiological cell culture medium” . 《Science Advances》 (英語) 5 (1): eaau7314. doi : 10.1126/sciadv.aau7314 . ISSN 2375-2548 . PMC 6314821 . PMID 30613774 . CS1 管理 - PMC 形式 ( 링크 )

[14] Cantor, Jason R.; Abu-Remaileh, Monther; Kanarek, Naama; Freinkman, Elizaveta; Gao, Xin; Louissaint, Abner; Lewis, Caroline A.; Sabatini, David M. (2017年 4月). “Physiologic Medium Rewires Cellular Metabolism and Reveals Uric Acid as an Endogenous Inhibitor of UMP Synthase” . 《Cell》 (英語) 169 (2): 258?272.e17. doi : 10.1016/j.cell.2017.03.023 . PMC 5421364 . PMID 28388410 . CS1 管理 - PMC 形式 ( 링크 )

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